EN
Реалността при разгръщане в селски райони
Преди няколко години водоснабдителна компания в хълмиста селска област поиска помощ за решаване на един проблем. Броилките им бяха разпръснати по ферми и малки градове, разделени от възвишения и долини. Те бяха опитали решения, базирани на клетъчни мрежи, но покритието беше непостоянно дори в най-добрия случай. В една долина сигнала беше толкова слаб, че броилките излизаха от мрежата за дни наред. Компанията се изправи пред перспективата да се върне към ръчно снемане на показания — скъпо стъпка назад. След това те тестваха решение, базирано на LoRaWAN. С един-единствен шлюз, инсталиран на водна кула в най-високата точка на окръга, те започнаха да получават сигнали от броилки на разстояние над 10 километра. Броилки, които бяха мълчали месеци наред, отново започнаха да изпращат данни. Това е реалността на това, което LoRaWAN може да направи за дългосрочното водомерно наблюдение.
Разбиране на предимството в обхвата
Дългият обхват на LoRaWAN идва от използването на радиочестоти под гигахерц. Тези честоти се разпространяват на по-големи разстояния и проникват по-ефективно през препятствия като стени, дървета и сгради в сравнение с по-високите честоти, използвани от мобилните мрежи или Wi-Fi. В открити селски райони един LoRaWAN шлюз може да обхваща радиус от 15 километра или повече. В гъсто застроени градски среди с множество препятствия обхватът обикновено е между 2 и 5 километра — все още значително по-голям от този на повечето други безжични технологии. Това предимство по отношение на обхвата не се дължи само на разстоянието, а и на надеждността на покритието. Един брояч, който се намира на границата на обхвата на мрежата, но все пак се свързва надеждно, има по-голяма стойност от брояч, разположен по-близо до шлюза, но който често губи връзката си поради интерференция.
Какъв е смисълът на обхвата за проектирането на мрежата
Далечината на обхвата на отделен брояч директно влияе върху икономиката и сложността на разгръщането на мрежата. Една електрическа компания, обслужваща територия от 100 квадратни километра с броячи, базирани на клетъчни технологии, може да има нужда от десетки ретранслатори или допълнителна инфраструктура, за да се покрият зоните без сигнала. С LoRaWAN същата територия може да изисква само няколко добре разположени шлюза. В Нюрнберг, Германия — град с над половин милион жители — е построена една-единствена LoRaWAN мрежа, използваща само 30 шлюза. Спестяванията в разходите за хардуер, инсталация и текущо поддръжка са значителни. При разгръщане в големи мащаби тази ефективност е именно това, което прави бизнес модела жизнеспособен. Архитектурата на мрежата освен това предлага гъвкавост: електрическите компании могат да разгърнат частни мрежи за пълен контрол или да използват публични LoRaWAN мрежи, предоставяни от трети страни, което намалява техните капитали инвестиции.
Опитът на Yorkshire Water
Един от най-поучителните примери идва от Обединеното кралство, където Yorkshire Water е поела ангажимент за един от най-големите проекти за интелигентни водомери в Европа. През петгодишен период тази комунална служба инсталира 1,3 милиона водомера, свързани чрез LoRaWAN. Мащабът на този проект е поразяващ и би бил невъзможен без технология, която може да обхване голям и географски разнообразен регион. Ранните резултати демонстрират стойността на възможността за проследяване на дълги разстояния: първоначалният етап на проекта установи повече от 1000 течове от страна на клиентите, спестявайки 1,22 мегалитра вода на ден. Тези течове нямаше да бъдат забелязани в продължение на месеци или години при ръчна система за четене. Архитектурата на мрежата комбинира високи кули за широко покритие с шлюзове от средно ниво и вътрешни решения, за да се гарантира, че всеки водомер – независимо колко дълбоко е заровен – може надеждно да предава своите данни. За инженерите, управляващи този проект, възможността за работа на дълги разстояния не беше удобство; тя беше задължително изискване.
Как адаптивната скорост на предаване на данни подобрява надеждността
Далечината не е фиксирана характеристика; тя се променя в зависимост от околните условия. Дъжд, растителност и дори положението на брояча спрямо шлюза могат да повлияят върху качеството на сигнала. LoRaWAN решава този проблем чрез механизъм за адаптивна скорост на предаване на данни (ADR). Когато качеството на сигнала е добро, броячът може да използва по-висока скорост на предаване, като предава по-често и в по-кратки временни интервали. Когато сигнала отслабне, броячът автоматично превключва към по-ниска скорост на предаване, която е по-устойчива и достига по-голямо разстояние, което гарантира, че данните все още ще бъдат предадени. Тази динамична настройка означава, че броячът може да поддържа надеждно връзка дори при променящи се условия, без нужда от ръчно вмешателство. Сървърът на мрежата изпраща съобщения до броячите, които използват ADR за оптимизиране на скоростта на предаване, а самите броячи също могат да активират ADR, за да настроят параметрите на предаването си въз основа на получената силата на сигнала. Това е интелигентността, която прави възможно проследяването на дълги разстояния в реалния свят, а не само на хартия.
Мощност и обхват, които работят заедно
Дългият обхват има стойност само ако броячът може да го поддържа в течение на времето. Броячът, който предава на големи разстояния, трябва да използва достатъчно мощност, за да достигне шлюза, но прекомерното използване на мощност би изчерпило батерията много бързо. LoRaWAN постига баланс чрез използване на модулационна техника с разширен спектър, която позволява надеждна комуникация при много ниски нива на мощност. Резултатът е брояч, който може да предава на няколко километра, като потреблява минимална енергия. Броячите, инсталирани на място, редовно постигат срок на живот на батерията от 10 до 15 години. Това съчетание от дълъг обхват и дълъг срок на живот на батерията е основата на бизнес случая за дистанционното отчитане. Електроенергийна компания може да инсталира брояч в отдалечено място и да бъде уверена, че той ще предава данни надеждно в продължение на десетилетие, без допълнителни разходи и труд, свързани с честите посещения на обекта.
Самият брояч има значение
Далечината и надеждността на водомера с LoRaWAN зависят не само от мрежата, но и от вграденото в него хардуерно оснащение. Конструкцията на антената, качеството на радиокомпонентите и общата изработка на водомера влияят върху ефективността му при предаване и приемане на сигнали. ZPMETER, с повече от седемнадесет години опит в ултразвуковото измерване, добре разбира тези изисквания. Водомерите им с поддръжка на LoRaWAN са изработени с корпуси с класификация IP68, които защитават електрониката от вода и прах, и с антени, проектирани така, че да максимизират предаването на сигнали от труднодостъпни места като подземни шахти. Водомерите предлагат и гъвкави възможности за комуникация, включително M-Bus и импулсни изходи за интеграция с вече съществуващи системи. За водоснабдителни предприятия и системни интегратори изборът на водомер от производител с доказан опит както в областта на измерването, така и в безжичната комуникация гарантира пълно използване на възможностите за дълги разстояния, които предлага мрежата LoRaWAN. Когато хардуерът и мрежата работят съвместно безупречно, резултатът е система за проследяване, която е едновременно надеждна и икономична.